电子散斑照相与散斑干涉场空间调制技术研究

摘要

散斑计量是光学测量技术的一个重要分支。这一技术利用相干光照射在粗糙的物体表面，在空间所形成的散斑，或物体表面自然存在的或人造的斑粒，实现物体表面位移和变形检测。在过去的30多年中，除了对散斑场自身的特性和规律给予深入的研究外，有多种散斑测量技术逐渐发展和建立起来，并在不同的领域中获得了广泛的应用。 在实际测量中，面内变形的测量是用途非常广泛的一种测量方式，因此数字散斑照相(DSP)成为散斑测量技术的一个重要发展方向。DSP方法利用光电设备和计算机完成散斑图的纪录及计算分析，具有方便、实用、高效的特点。电子散斑干涉测量技术(ESPI)近二十年来已成为变形场测量的重要方法。散斑干涉测量利用条纹分析实现形变的无损测量。若干种成熟的相位测量技术已应用于条纹分析中，大致分为时间相位测量法和空间相位测量法。实际测量环境大多不稳定或测量过程需动态进行，因此位移场的动态测量更具有实用价值。 本文就电子散斑照相与电子散斑干涉测量方法进行了研究和讨论，主要内容概括如下：1.回顾了散斑干涉计量的历史发展；系统介绍了散斑计量的主要检测技术，包括散斑照相技术、散斑干涉技术、电子散斑干涉技术、数字散斑相关技术。 2.介绍了电子散斑照相测量的理论、原理及特点。研究了基于傅立叶变换的数字散斑照相法。变形前后的散斑图，利用傅立叶变换对其在频域进行处理，提取包含形变信息的相位场，提高相干条纹质量，实现了对位移场的数字测量。 3.讨论了偏转法实现电子散斑干涉场的空间载波调制原理和快速傅里叶变换法解调原理。这种方法在位移场的动态测量中有很大的应用价值。实现变形场的有效调制需要选取合适的载波频率，通过调控偏转角度，从而可以引入不同频率的载波。利用上述方法进行了测量实验，实验结果证明了方法的可行性，就实验中出现的问题进行了讨论。

目录

文摘

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第一章绪论

第二章电子散斑测量技术

第三章基于傅立叶变换法的数字散斑照相条纹分析

第四章电子散斑干涉场载波调制与解调技术

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢